目前，專業(yè)仿真軟件的功能不斷增加，仿真領(lǐng)域不斷擴大，處理的對象越來越復(fù)雜，這一切都使得軟件自身顯得越來越龐大，而硬件的更新速度也往往慢于軟件更新的速度，這就造成了我們的仿真工作感覺越來越慢了。那么廣泛應(yīng)用于電力電子、伺服控制、混合電路等領(lǐng)域的系統(tǒng)仿真軟件Saber是怎么樣的呢？

通常，仿真時間受多種因素影響的，下面從Saber本身到使用方法再到硬件平臺加以說明。

一、仿真器算法和用戶分析設(shè)置

仿真器算法的先進(jìn)性是仿真速度和仿真收斂性的決定性因素。Saber利用專利算法Calaveras實現(xiàn)最佳的運算性能，以達(dá)到仿真速度快、仿真精度高的目的。這樣仿真器算法將花費多少時間作為所研究的設(shè)計/系統(tǒng)的線性/非線性的函數(shù)。

1、分析設(shè)置會影響完成仿真所需的步數(shù)。這個數(shù)字可以由仿真器（使用默認(rèn)設(shè)置和動態(tài)調(diào)整）或用戶控制。但是，用戶在修改之前應(yīng)該了解要仿真的系統(tǒng)以及每個設(shè)置的影響。

示例 1：在仿真剛性系統(tǒng)（混合技術(shù)）時，重要的是要限制時間步長，以防止仿真在切換點等急劇過渡期間偏離軌道太遠(yuǎn)。如果時間步長太小，仿真時間可能會過長。如果時間步長太大，瞬態(tài)分析可能難以啟動。

示例 2：如果將截斷錯誤類型“terrtype”設(shè)置為“all”，則仿真器將在每次 LTE 計算中使用更多信息，因此仿真會更準(zhǔn)確，但與其他設(shè)置相比會更慢。

示例 3：將截斷誤差“terror”設(shè)置為一個非常小的值會導(dǎo)致更多的時間步長（有時可能需要）和更長的仿真時間。但是，某些系統(tǒng)可能不會收斂（例如：剛性系統(tǒng)）。

2、對于混合信號系統(tǒng)，正在處理的模擬數(shù)字事件的數(shù)量也會影響仿真時間。

3、從仿真中選擇要保存的信號數(shù)量會影響仿真時間。

4、花在顯示操作上的時間會增加整體時間。因此，設(shè)置監(jiān)視器和使用波形探針將對仿真時間產(chǎn)生很大影響。對于持續(xù)時間較長的仿真，解決方案是以批處理模式運行，使用網(wǎng)格分布式迭代分析 (SABER_RUNTIME) 或?qū)⒆鳂I(yè)提交到快速服務(wù)器。

二、設(shè)計復(fù)雜性

仿真時間的進(jìn)度取決于系統(tǒng)的復(fù)雜程度。

1、模擬與數(shù)字：在 1:1 大小的比較中，仿真模擬系統(tǒng)比數(shù)字系統(tǒng)慢。

2、混合信號電氣系統(tǒng)：仿真速度取決于 Calaveras 算法必須評估同時發(fā)生的模擬和數(shù)字信號（進(jìn)程間通信）事件的次數(shù)。

3、混合信號和剛度（通常是混合技術(shù)設(shè)計）。

4、混合信號仿真的模擬變量與數(shù)字變量的比率，因為數(shù)字部分將比模擬部分運行得更快。例如，具有 200,000 個數(shù)字部件和 20,000 個模擬部件的設(shè)計將比具有 20,000 個數(shù)字部件和 200,000 個模擬部件的設(shè)計運行得更快。

5、設(shè)計的大小被轉(zhuǎn)化為變量的數(shù)量，這些變量決定了仿真器構(gòu)建的矩陣的大小。一個大的設(shè)計將需要一個大的矩陣，并將分配/使用大面積的 RAM 內(nèi)存。

建議：使用具有大容量 L2 緩存、大量 RAM 和高速FSB（前端總線）的機器。

三、建模方面

1、設(shè)計中使用的模型的復(fù)雜性：

• 頂層模型非常簡單，因此仿真速度很快（用于自頂向下的設(shè)計階段）
• 非常詳細(xì)的模型需要更多的計算資源并提供最高級別的準(zhǔn)確性（用于自下而上和設(shè)計驗證階段）。

示例 1：在晶體管級電路中，晶體管級模型應(yīng)由特征行為模型代替，以獲得更快的仿真。

示例 2：寫得不好或錯誤的模型會迫使算法花費時間并給出糟糕的結(jié)果，而穩(wěn)健的模型可以非常準(zhǔn)確并在很短的時間內(nèi)進(jìn)行模擬。仿真中使用的模型應(yīng)根據(jù)設(shè)計流程中特定級別（高級、自下而上、驗證/板級等）的預(yù)期行為進(jìn)行驗證。

2、在電源設(shè)計的情況下，使用平均模型可以大大減少仿真時間。

3、使用理想的超模型也將縮短仿真時間，而使用特定于技術(shù)的超模型以更慢的仿真時間為代價提供更高的準(zhǔn)確性。

示例 1：使用行為模型而不是映射到 MOS 超模型，這意味著數(shù)字電路將由數(shù)字模型而不是由 MOS 門表示，并且仿真會更快。

示例 2：創(chuàng)建并使用您自己的超模型。

4、如果設(shè)計包含時鐘模型，則將強制使用最大仿真時間步長，以確保獲得平滑的結(jié)果。

5、C和Fortran外部例程/函數(shù)的進(jìn)程間通信頻率調(diào)用也往往會減慢仿真速度。

示例：外部例程是循環(huán)的一部分，并且在系統(tǒng)處于蒙特卡羅仿真下時被調(diào)用 n 次。

6、模型中的消息應(yīng)主要用于模型開發(fā)的調(diào)試/驗證階段。

示例：在循環(huán)期間和蒙特卡羅模擬下使用消息可能會花費大量時間。

四、聯(lián)合仿真和其它進(jìn)程

通常，進(jìn)程間通信特定于：

1、Sabre 與另一個仿真器（Cadence、Mentor、Matlab等）的聯(lián)合仿真

2、C和Fortran外部程序/函數(shù)的調(diào)用

3、SaberRT

4、其他進(jìn)程：同時運行多個應(yīng)用程序?qū)娭?cpu 在進(jìn)程之間共享時間，除非有進(jìn)程優(yōu)先級設(shè)置為 Saber 提供最高優(yōu)先級。實現(xiàn)實時能力的設(shè)計尺寸、剛度和時間常數(shù)擴展是有限的。

五、硬件性能

1、從硬件角度來看，仿真時間主要受以下因素影響：

• CPU 速度
• L2 Cache（BSB后端總線）的大小和速度
• FSB(前端總線)速度
• RAM 內(nèi)存的大小和類型

2、仿真后處理（波形查看與分析）性能主要受以下因素影響：

• 顯存大小
• 硬盤轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)速越高，訪問數(shù)據(jù)文件越快）

最后說明：如果仿真時間是一個關(guān)鍵問題，用戶應(yīng)該考慮以下幾點：

• 更高的 CPU 速度和更大的內(nèi)存大小通常會導(dǎo)致更高的仿真和后處理時間性能。
• 停止所有其他占用 CPU 時間的系統(tǒng)活動將加速仿真過程。
• 增加截斷誤差會減少仿真步數(shù)，但會降低精度。
• 選擇更簡單的模型將導(dǎo)致更少的計算時間。
• 您可以通過將設(shè)計分解為可以獨立于系統(tǒng)其余部分進(jìn)行仿真的功能塊來降低設(shè)計復(fù)雜性。換句話說，花更多的時間在模擬關(guān)鍵塊上，而不是每次設(shè)計發(fā)生變化時都模擬整個系統(tǒng)。
• 在仿真時實現(xiàn)最佳速度和精度是一種權(quán)衡，這對于設(shè)計驗證至關(guān)重要，但對于自上而下的設(shè)計階段則不然。